Účinnost

Faktor účinnosti (COP) je charakteristika účinnosti systému (zařízení, stroje) ve vztahu k přeměně nebo přenosu energie. Je určena poměrem využité užitečné energie k celkovému množství energie přijaté systémem; obvykle se označuje η („toto“) [1] . Účinnost je bezrozměrná veličina a často se vyjadřuje v procentech .

Definice

Matematicky je účinnost definována jako

\eta = \frac{A}{Q},

kde A je užitečná práce (energie) a Q je vynaložená energie.

Pokud je účinnost vyjádřena v procentech, tento vzorec se někdy píše jako

\eta ={\frac {A}{Q}}\times 100\%

Zde násobení nemá žádný smysluplný význam, protože . V tomto ohledu je druhá verze vzorce méně výhodná (stejná fyzikální veličina může být vyjádřena v různých jednotkách, bez ohledu na vzorce, o které se jedná). $100\%$ $100\%=1$

Na základě zákona zachování energie a v důsledku neodstranitelných energetických ztrát je účinnost skutečných systémů vždy menší než jednota, to znamená, že nelze získat užitečnější práci nebo tolik, kolik je vynaložené energie.

Účinnost tepelného motoru je poměr užitečné práce vykonané motorem k energii přijaté z ohřívače. Účinnost tepelného motoru lze vypočítat pomocí následujícího vzorce

\eta ={\frac {Q_{1}-Q_{2}}{Q_{1}}}

kde je množství tepla přijatého z ohřívače, je množství tepla odevzdaného do chladničky. Nejvyšší účinnost mezi cyklickými stroji pracujícími při daných teplotách ohřívače T 1 a chladničky T 2 mají tepelné motory pracující na Carnotově cyklu ; tato omezující účinnost se rovná $Q_1$ $Q_{2}$

\eta _{k}={\frac {T_{1}-T_{2}}{T_{1}}}

Další související ukazatele

Ne všechny ukazatele charakterizující účinnost energetických procesů odpovídají výše uvedenému popisu. I když se jim tradičně nebo mylně říká „účinnost“, mohou mít jiné vlastnosti, zejména přesáhnout 100 %.

Účinnost kotle

Účinnost kotlů na fosilní paliva se tradičně vypočítává z čisté výhřevnosti ; předpokládá se, že vlhkost spalin opouští kotel ve formě přehřáté páry . V kondenzačních kotlích tato vlhkost kondenzuje, kondenzační teplo se účelně využívá. Při výpočtu účinnosti podle nižší výhřevnosti to může nakonec vyjít více než jedna. V tomto případě by bylo správnější uvažovat podle spalného tepla , které bere v úvahu kondenzační teplo páry; výkon takového kotle je však těžko srovnatelný s údaji z jiných instalací.

Tepelná čerpadla a chladiče

Výhodou tepelných čerpadel jako topné techniky je schopnost přijímat více tepla, než je energie spotřebovaná na jejich provoz. Chladicí stroj může z chlazeného konce odebrat více tepla, než je energie vynaložená na organizaci procesu.

Účinnost strojů charakterizuje koeficient výkonu

\varepsilon _{{\mathrm {X}}}=Q_{{\mathrm {X}}}/A

kde se odebírá teplo ze studeného konce (chladicí kapacita v chladicích strojích); - práce (nebo elektřina) vynaložená na tento proces. $Q_{{\mathrm {X}}}$ $A$

Pro tepelná čerpadla se používá termín transformační poměr .

\varepsilon _{\Gamma }=Q_{\Gamma }/A

kde se kondenzační teplo přenáší do chladicí kapaliny; - práce (nebo elektřina) vynaložená na tento proces. $Q_{\Gamma}$ $A$

V dokonalém autě , pryč pro dokonalé auto $Q_{\Gamma }=Q_{{\mathrm {X}}}+A$ $\varepsilon _{\Gamma }=\varepsilon _{{\mathrm {X}}}+1$

Nejlepší ukazatele výkonu pro chladicí stroje mají obrácený Carnotův cyklus : v něm koeficient výkonu

\varepsilon ={T_{{\mathrm {X}}} \over {T_{\Gamma }-T_({\mathrm {X}}}}}

kde , jsou teploty horkého a studeného konce, K [2] . Tato hodnota samozřejmě může být libovolně velká; ačkoliv je prakticky obtížné se k němu přiblížit, koeficient výkonu může přesáhnout jednotku. To není v rozporu s prvním termodynamickým zákonem , protože kromě započítané energie A (například elektrické) přechází energie odebraná ze zdroje chladu také do tepla Q. $T_{\Gamma }$ $T_{{\mathrm {X}}}$

Literatura

Peryshkin A. V. Fyzika. 8. třída. - Drop, 2005. - 191 s. — 50 000 výtisků. — ISBN 5-7107-9459-7 ..

Poznámky

↑ Zubarev D.N. Efficiency // Fyzická encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M .: Sovětská encyklopedie , 1990. - T. 2. - S. 484-485. - 704 s. — 100 000 výtisků. — ISBN 5-85270-061-4 .
↑ Koeficient chlazení // Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.